EP1551582B1 - Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a cutting tool for turning and drilling in full, consisting of a drill shank and a cutting head at one end with a substantially approximately transverse to the drill axis straight frontal cutting edge which cuts to the drill axis and with this an angle ⁇ of less than 90 ° and an adjoining straight lateral cutting edge which intersects the bore wall and which forms an angle ⁇ of more than 90 ° with a perpendicular to the drill axis and which in turn merges into a straight back cutting edge which is approximately parallel to the face cutting edge.
- Such a cutting tool in which the cutting head is formed by a substantially rhombus- or rhomboid-shaped indexable insert is, for example, in EP 0 642 859 A1 described.
- a corresponding cutting tool is not only suitable for drilling in full, but can also perform various turning operations such as longitudinal, plan or copy turning. What can not be done with such a tool are grooving, such as internal or external piercing.
- the EP 0 565 907 B1 describes a tool with a cylindrical shank and a replaceable cutting body at one end.
- the cutting body has a laterally projecting portion with a cutting edge running parallel to the tool axis, with which punctures, for example internal punctures, are primarily produced in smaller bores. Due to the special non-positive and positive clamping of the cutting body can also auskammem with such a cutting tool grooves and even perform lathing and milling. However, such a cutting tool is not suitable for producing holes in the solid.
- the DE GM 295 01 183 U1 also describes a piercing-turning tool with a replaceable cutting body.
- the cutting body is a round shaft with one-sided flattening for secure attachment in one Tool holder executed and has at the end of a laterally projecting portion for performing piercing and turning operations. But even this cutting tool is not suitable for the production of holes in the full.
- the object of the present invention is to provide a cutting tool, with the one hand, can be drilled into the full and with the beyond also piercing and turning operations can be performed.
- the lateral cutting edge is formed on a portion of the cutting head projecting from the drill shank with a height in the range of at least 5% to a maximum of 40% of the drill diameter and a width in the range of at least 5% to a maximum of 40 % of the drill diameter, wherein the height to width ratio is in the range of 1: 0.7 to 1: 1.3, and the back cutting edge includes an angle ⁇ of less than 90 ° with the drill axis.
- the invention thus provides, in previously known cutting tools for piercing with projecting, lateral sections and the front side, running transversely to the tool axis section as a cutting edge, whereby such tools are also suitable for drilling into the full. It was surprising and not easily foreseeable that such projecting sections can withstand the high loads that occur when drilling into full, without premature destruction of the cutting head. It is important that the height and width of the projecting section with respect to the drill diameter are within the established limits.
- a rear cutting edge is provided as a straight cutting edge portion which extends approximately parallel to the frontal cutting edge, can be arbitrarily widened and turned out clinches.
- the angle ⁇ of this cutting edge portion with the Drill axis must be less than 90 °.
- the section protrudes from the drill shank with a height in the range of 5% to 30% and with a width in the range of 10% to 30% of the drill diameter.
- the frontal cutting edge runs continuously straight at least to the drill axis.
- the continuous straight end cutting edge can end before the drill axis and there go into a subsequent, with obtuse angle section which extends at least to the drill axis.
- the particularly fracture-prone center portion of the cutting edge is reinforced, but it is formed in the center of the bottom of the hole a frusto-conical pin, which is often undesirable.
- the end-side cutting edge with the drill axis forms an angle ⁇ of about 89.5 °.
- the lateral cutting edge is designed as a straight line, which encloses an angle ⁇ with the perpendicular to the drill axis, which is in the range of about 91 °. If the angle ⁇ as possible is slightly greater than 90 °, it is ensured that on the one hand have the punctures as flat as possible groove bottom and that on the other hand also necessary for the removal of the minimum release of the cutting edge is present. For larger deviations from 90 ° to an angle ⁇ of 140 °, the lateral cutting edge is particularly suitable for free-cutting threads or for turning the mold.
- a further advantageous variant of the cutting tool according to the invention is to provide the end-face cutting edge with a cutting edge section which extends beyond the drill axis and which encloses an angle ⁇ of 5 ° -20 ° with a perpendicular to the drill axis.
- the invention can be realized not only on a cutting tool with an integrally formed with the drill shank cutting head, but particularly advantageous in cutting tools in which the cutting head is formed by a replaceable cutting insert.
- the cutting head of the cutting tool integral with the drill shank, while for larger bore diameter from about 10 mm, the cutting head is usually formed by a replaceable insert, creating a greater economy of Cutting tool is achieved.
- cutting inserts In cutting tools in which the cutting head is formed by a replaceable cutting insert, as cutting inserts have those with a substantially square or rectangular basic shape with two mirror-inverted, projecting portions as proven particularly advantageous. When using such cutting inserts, the possibility of using the cutting tool by rotating the cutting insert and using a new cutting edge can be doubled and thus the efficiency can be further improved.
- FIG. 1 an inventive cutting tool for drilling is shown in full.
- the cutting head 2 is made in one piece with the carbide shaft -1-.
- the special design of the cutting head -2- is in detail FIG. 2 to see.
- the cutting head -2- has a portion -8- projecting laterally from the drill shank -1- with a height h equal to 25% of the drill diameter and a width b equal to 25% of the drill diameter.
- the ratio of height h to width b is 1: 1.
- the end of the cutting head -2- is designed as a frontal cutting edge -4-, which runs straight up to the drill axis -3- of the cutting tool and straight with the drill axis -3- forms an angle ⁇ of 89.5 °.
- the projecting portion -8- of the cutting head -2- has laterally a straight cutting edge -5-, which cuts the bore wall during drilling.
- the lateral cutting edge -5- encloses with the vertical -6- to the drill axis -3- an angle ⁇ of 91 a.
- the lateral cutting edge -5- goes into a straight, rear cutting edge -7-, which runs approximately parallel to the frontal Schneidkate -4- and with the drill axis -3- an angle ⁇ of 89 ° includes.
- FIGS. 3 and 4 show a variant of a cutting tool according to the invention in which the cutting head -2- as indexable insert with approximately square basic shape and two mirror-inverted, projecting portions -8-, -8'- is performed.
- the individual cutting edges -4-, -5- and -7- are comparable to the corresponding cutting edges -4-, -5- and -7- of the embodiment according to the Figures 1 and 2 executed.
- the second projecting portion -8'- is used.
- the second portion -8'- has the same cutting edges -4-, -5- and -7- as the portion -8-.
- the second section -8 '- differently designed cutting edges.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle, bestehend aus einem Bohrerschaft und einem Schneidkopf an einem Ende mit einer im wesentlichen etwa quer zur Bohrerachse verlaufenden geraden, stirnseitigen Schneidkante die bis zur Bohrerachse schneidet und mit dieser einen Winkel α von weniger als 90° einschließt und einer daran anschließenden, die Bohrungswandung schneidenden geraden, seitlichen Schneidkante, die mit einer Senkrechten zur Bohrerachse einen Winkel β von mehr als 90° einschließt und die wiederum in eine gerade, rückseitige Schneidkante übergeht, die etwa parallel zur stirnseitigen Schneidkante verläuft.
- Ein derartiges Schneidwerkzeug bei dem der Schneidkopf durch eine im wesentlichen rhombus- oder rhomboidförmige Wendeschneidplatte gebildet wird, ist beispielsweise in der
EP 0 642 859 A1 beschrieben. Ein entsprechendes Schneidwerkzeug ist nicht nur zum Bohren ins Volle geeignet, sondern kann auch verschiedene Drehoperationen wie Längs-, Plan- oder Kopierdrehen ausführen. Was mit einem derartigen Werkzeug nicht ausgeführt werden kann sind Stechbearbeitungen, wie Innen- oder Außenstechen. - Die
EP 0 565 907 B1 beschreibt ein Werkzeug mit zylindrischem Schaft und einem austauschbaren Schneidkörper an einem Ende. Der Schneidkörper weist einen seitlich vorspringenden Abschnitt mit einer parallel zur Werkzeugachse verlaufenden Schneidkante auf, mit dem in erster Linie Einstiche, beispielsweise Inneneinstiche in kleineren Bohrungen hergestellt werden. Durch die besondere kraft- und formschlüssige Klemmung des Schneidkörpers lassen sich mit einem derartigen Schneidwerkzeug auch Nuten auskammem und sogar Dreh- und Fräsarbeiten ausführen. Zur Herstellung von Bohrungen ins Volle ist ein derartiges Schneidwerkzeug jedoch nicht geeignet. - Das
DE GM 295 01 183 U1 - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Schneidwerkzeug zu schaffen, mit dem einerseits ins Volle gebohrt werden kann und mit dem darüber hinaus auch noch Stech- und Drehoperationen durchgeführt werden können.
- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die seitliche Schneidkante an einem Abschnitt des Schneidkopfes ausgeführt ist, der vom Bohrerschaft mit einer Höhe im Bereich von mindestens 5 % bis maximal 40 % des Bohrerdurchmessers vorspringt und der eine Breite im Bereich von mindestens 5 % bis maximal 40 % des Bohrerdurchmessers aufweist, wobei das Verhältnis von Höhe zu Breite im Bereich von 1 : 0,7 bis 1 : 1,3 liegt und dass die rückseitige Schneidkante mit der Bohrerachse einen Winkel γ von weniger als 90° einschließt.
- Die Erfindung sieht also vor, bei bisher bekannten Schneidwerkzeugen zum Innenstechen mit vorspringenden, seitlichen Abschnitten auch den stirnseitigen, quer zur Werkzeugachse verlaufenden Abschnitt als Schneidkante auszuführen, wodurch derartige Werkzeuge auch zum Bohren ins Volle geeignet sind. Dabei war es überraschend und nicht ohne weiteres vorhersehbar, dass derartige, vorspringende Abschnitte den großen Belastungen die beim Bohren ins Volle auftreten, ohne vorzeitige Zerstörung des Schneidkopfes widerstehen können. Wichtig dabei ist, dass die Höhe und Breite des vorspringenden Abschnittes in Bezug auf den Bohrerdurchmesser innerhalb der festgelegenen Grenzen liegen. Dadurch dass anschließend an die seitliche Schneidkante eine rückseitige Schneidkante als gerader Schneidkantenabschnitt vorgesehen ist der etwa parallel zur stirnseitigen Schneidkante verläuft, können Einstechnuten beliebig verbreitert und ausgedreht werden. Der Winkel γ den dieser Schneidkantenabschnitt mit der Bohrerachse einschließt muss dabei kleiner als 90° sein. In der Praxis hat sich eine Bereich von etwa 87° bis 89,5° bewährt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung derartiger Schneidwerkzeuge wird gegenüber bisher bekannten Schneidwerkzeugen die Vielfalt der Bearbeitungsmöglichkeiten erhöht, ohne dass das Werkzeug oder der Werkzeugkopf gewechselt werden muss. Dadurch werden kürzere Rüstzeiten, weniger Programmieraufwand an der Bearbeitungsmaschine und geringere Lagerkosten und damit eine deutliche Steigerung der Produktivität erreicht. - Besonders vorteilhaft ist es wenn der Abschnitt vom Bohrerschaft mit einer Höhe im Bereich von 5 % bis 30 % und mit einer Breite im Bereich von 10 % bis 30 % des Bohrerdurchmessers vorspringt.
- Um beim Bohren gut arbeiten zu können und einen möglichst ebenen Bohrungsgrund ohne Zapfenausbildungen im Zentrum zu erzielen ist es vorteilhaft, wenn die stirnseitige Schneidkante durchgehend gerade zumindest bis zur Bohrerachse verläuft. Als Variante kann die durchgehend gerade stirnseitige Schneidkante schon vor der Bohrerachse enden und dort in einen, mit stumpfem Winkel anschließenden Abschnitt übergehen der zumindest bis zur Bohrerachse verläuft. Auf diese Weise wird zwar der besonders bruchgefährdete Zentrumsabschnitt der Schneidkante verstärkt, es wird jedoch im Zentrum des Bohrungsgrundes ein kegelstumpfförmiger Zapfen ausgebildet, der vielfach unerwünscht ist.
- Weiters ist es von Vorteil, wenn die stirnseitige Schneidkante mit der Bohrerachse einen Winkel α von etwa 89,5° einschließt. Damit wird ein nahezu ebener Bohrungsgrund erreicht und es ist trotzdem gewährleistet, dass die für eine Drehbearbeitung, wie Plansdrehen, notwendige Freistellung der Schneidkante in ausreichender Weise vorliegt.
- Besonders günstige Schneidwerkzeuge zum Einstechen und zum Innen- und Außenausdrehen erhält man dann, wenn die seitliche Schneidkante als Gerade ausgeführt ist, die mit der Senkrechten zur Bohrerachse einen Winkel β einschließt, der im Bereich von etwa 91° liegt. Wenn der Winkel β möglichst geringfügig größer als 90° ist, ist gewährleistet, dass einerseits die Einstiche einen möglichst ebenen Nutengrund aufweisen und dass andererseits auch noch die für das Ausdrehen notwendige Mindestfreistellung der Schneidkante vorhanden ist. Bei größeren Abweichungen von 90° bis zu einem Winkel β von 140° ist die seitliche Schneidkante insbesondere zum Freistechen von Gewinden oder zum Formdrehen geeignet.
- Eine weitere vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges ist es, die stirnseitige Schneidkante mit einem Schneidkantenabschnitt zu versehen, der über die Bohrerachse hinaus verläuft und der mit einer Senkrechten zur Bohrerachse einen Winkel κ von 5° - 20° einschließt.
Mit einer derartigen Ausgestaltung werden Schneidkantenausbrüche im Zentrum des Schneidwerkzeuges vermieden, ohne dass ein störender Mittelzapfen im Bohrungsgrund zurückbleibt. Darüber hinaus wird bei Verwendung von auswechselbaren Schneideinsätzen für den Schneidkopf eine vergrößerte Auflagefläche für den Schneideinsatz und damit eine größere Stabilität des Schneidwerkzeuges erreicht. - Die Erfindung lässt sich nicht nur an einem Schneidwerkzeug mit einem einstückig mit dem Bohrerschaft ausgebildeten Schneidkopf verwirklichen, sondern besonders vorteilhaft auch bei Schneidwerkzeugen bei denen der Schneidkopf durch einen auswechselbaren Schneideinsatz gebildet wird.
- Dabei wird man insbesondere für kleinere Bohrungsdurchmesser im Bereich von etwa 4 bis 8 mm den Schneidkopf des Schneidwerkzeuges einstückig mit dem Bohrerschaft ausbilden, während für größere Bohrungsdurchmesser ab etwa 10 mm der Schneidkopf in der Regel durch eine auswechselbare Wendeschneidplatte gebildet wird, wodurch eine größere Wirtschaftlichkeit des Schneidwerkzeuges erreicht wird.
- Bei Schneidwerkzeugen bei denen der Schneidkopf durch einen auswechselbaren Schneideinsatz gebildet wird, haben sich als Schneideinsätze solche mit im wesentlichen quadratischer oder rechteckiger Grundform mit zwei spiegelverkehrt gegenüberliegenden, vorspringenden Abschnitten als besonders vorteilhaft bewährt. Bei Verwendung derartiger Schneideinsätze kann die Einsatzmöglichkeit des Schneidwerkzeuges durch Verdrehen des Schneideinsatzes und Verwendung einer neuen Schneidkante verdoppelt und damit die Wirtschaftlichkeit weiter verbessert werden.
- Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen: - Fig. 1
- ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug in Schrägansicht
- Fig. 2
- den vergrößerten Schneidkopf des Schneidwerkzeuges nach
Fig. 1 in Draufsicht - Fig. 3
- die Variante eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges in Schrägansicht
- Fig. 4
- den vergrößerten Schneidkopf des Schneidwerkzeuges nach
Fig. 3 in Draufsicht - In
Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug zum Bohren ins Volle dargestellt. In dieser speziellen Ausführung ist der Schneidkopf-2- einstückig mit dem Schaft -1- aus Hartmetall hergestellt. Die spezielle Ausführung des Schneidkopfes -2- ist im Detail ausFigur 2 zu ersehen. Der Schneidkopf -2- weist einen Abschnitt -8- auf, der vom Bohrerschaft -1-, mit einer Höhe h, die 25 % des Bohrerdurchmessers beträgt und einer Breite b, die 25 % des Bohrerdurchmessers beträgt, seitlich vorspringt. Das Verhältnis von Höhe h zu Breite b beträgt 1:1.
Das Ende des Schneidkopfes -2- ist als stirnseitige Schneidkante -4- ausgeführt, die bis zur Bohrerachse -3- des Schneidwerkzeuges durchgehend gerade verläuft und mit der Bohrerachse -3- einen Winkel α von 89,5° einschließt. Über die Bohrerachse -3- hinaus geht die stirnseitige Schneidkante -4- in einen abgewinkelten Schneidkantenabschnitt -9- über, der mit einer Senkrechten -6- zur Bohrerachse -3- einen Winkel κ von 20° einschließt. Der vorspringende Abschnitt -8- des Schneidkopfes -2- weist seitlich eine gerade Schneidkante -5- auf, die beim Bohren die Bohrungswandung schneidet. Die seitliche Schneidkante -5- schließt mit der Senkrechten -6- zur Bohrerachse -3- einen Winkel β von 91 ein. Die seitliche Schneidekante -5- geht in eine gerade, rückseitige Schneidkante -7- über, die etwa parallel zur stirnseitigen Schneidkate -4- verläuft und mit der Bohrerachse -3- einen Winkel γ von 89° einschließt. - Die
Figuren 3 und 4 zeigen eine Variante eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges bei der der Schneidkopf -2- als Wendeschneidplatte mit etwa quadratischer Grundform und zwei spiegelverkehrt gegenüberliegenden, vorspringenden Abschnitte -8-, -8'- ausgeführt ist. Die einzelnen Schneidkanten -4-, -5- und -7- sind vergleichbar mit den entsprechenden Schneidkanten -4-, -5- und -7- der Ausführungsform nach denFiguren 1 und 2 ausgeführt. Durch Lösen der Befestigungsschraube -10- und Verdrehen der Wendeschneidplatte um 180° wird der zweite vorspringende Abschnitt -8'- zum Einsatz gebracht. In der dargestellten Ausführung weist der zweite Abschnitt -8'- dieselben Schneidkanten -4-, -5- und -7- auf, wie der Abschnitt -8-. Ebenso ist es jedoch denkbar, dass der zweite Abschnitt -8'- anders ausgestaltete Schneidkanten aufweist.
Claims (9)
- Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle, bestehend aus einem Bohrerschaft (1) und einem Schneidkopf (2) an einem Ende mit einer im wesentlichen etwa quer zur Bohrerachse (3) verlaufenden geraden, stirnseitigen Schneidkante (4) die bis zur Bohrerachse (3) schneidet und mit dieser einen Winkel α von weniger als 90° einschließt und einer daran anschließenden, die Bohrungswandung schneidenden, geraden, seitlichen Schneidkante (5), die mit einer Senkrechten (6) zur Bohrerachse (3) einen Winkel β von mehr als 90° einschließt und die wiederum in eine gerade, rückseitige Schneidkante (7) übergeht, die etwa parallel zur stirnseitigen Schneidkante (4) verläuft,
dadurch gekennzeichnet,
dass die seitliche Schneidkante (5) an einem Abschnitt (8) des Schneidkopfes (2) ausgeführt ist, der vom Bohrerschaft (1) mit einer Höhe h im Bereich von mindestens 5 % bis maximal 40 % des Bohrerdurchmessers d vorspringt und der eine Breite b im Bereich von mindestens 5 % bis maximal 40 % des Bohrerdurchmessers d aufweist, wobei das Verhältnis von Höhe h zu Breite b im Bereich von 1 : 0,7 bis 1 : 1,3 liegt und dass die rückseitige Schneidkante (7) mit der Bohrerachse (3) einen Winkel γ von weniger als 90° einschließt. - Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (8) vom Bohrerschaft (1) mit einer Höhe h im Bereich von 5 % bis 30 % und mit einer Breite b von 10 % bis 30 % des Bohrerdurchmessers d vorspringt.
- Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Schneidkante (4) zumindest bis zur Bohrerachse (3) durchgehend gerade verläuft.
- Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Schneidkante (4) mit der Bohrerachse (3) einen Winkel α von etwa 89,5° einschließt.
- Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das die seitliche Schneidkante (5) mit einer Senkrechten (6) zur Bohrerachse (3) einen Winkel β einschließt, der im Bereich von etwa 91° liegt.
- Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige Schneidkante (7) mit der Bohrerachse (3) einen Winkel γ von etwa 89° einschließt.
- Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Schneidkante (4) über die Bohrerachse (3) hinaus einen Schneidkantenabschnitt (9) aufweist der mit einer Senkrechten (6) zur Bohrerachse (3) einen Winkel κ von 5° bis 20° einschließt.
- Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (2) ein auswechselbarer Schneideinsatz ist.
- Schneidwerkzeug zum Drehen und Bohren ins Volle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der auswechselbare Schneideinsatz (2) als Wendeschneidplatte mit im wesentlichen quadratischer oder rechteckiger Grundform mit zwei spiegelverkehrt gegenüberliegenden, vorspringenden Abschnitten (8,8') ausgeführt ist.
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